Способ безабразивной полировки поверхностей

Авторы патента:

B24B29 - Станки или устройства для полирования поверхностей на деталях инструментами, изготовленными из мягкого или упругого материала с применением твердых или жидких полирующих агентов или без них (полировальные инструменты вообще B24D 13/00)

B24B1/04 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„90„„1243931 цд 4 В 24 В 1/04, 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3579593/25-08 (22) 15.04.83 (46) 15.07.86, Бюл. Ф 26 (71) Дагестанский ордена Дружбы народов государственный университет им.В.И.Ленина, Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструк.торский технологический институт электросварочного оборудования и, Дагестанский электромашиностроительный завод "Дагэлектромаш" (72) А.P.Áàýàåâ, Ю.В.Холопов .и Н;Р.Селимов (53) 621.923.7:621,9.948;6 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 20?073, кл. В 06 В 1/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 423612, кл. В 24 В 29/00, 1971.

Авторское свидетельство CCCP

Ф 650793, кл. В 24 В 37/04, Авторское свидетельство

М 512042, кл. В 24 В 37/04, Авторское свидетельство

11 - 546463, кл. В 24 В 29/00, (54) (57) СПОСОБ БЕЗАБРАЗИВНОЙ ПОЛИРОВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, при котором инструмент прижимают к полируемой поверхности, задают ему продольно-поперечное перемещение и подают на него ультразвуковые колебания, о т л ивЂ” ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества обработки, усилие прижима к нолируемой поверхности берут от 0 05 до 0,8 предела текучести обрабатываемого материала при скорости относительно продольного перемещения инструмента и заготовки от 0,01 до 0,8 м/с, а амплитуду колебательных смещений инструмента поддержива- . д ют в пределах от 0,2 до 0,5 мкм в ф зависимости от свойств обрабатываемого материала заготовки.

С:

1243931

Изобретение относится к применению ультразвуковых колебаний для ин-,. тенсификации технологических процессов обработки поверхностей металлов методом микропластического деформи- 5 рования, в частности к безабраэивной полировке поверхностей вязких и пластичных металлов, сплавов и металлопокрытий.

Изобретение может быть использова- 10

ыо при суперфинишньгх операциях в машиностроении и в других отраслях народного хозяйства для полирования и упрочнения заготовок больших размеров из листового проката (малоуглеродистой стали, алюминия, меди, латуни, их сплавов, нержавеющей стали и,цр,), обработка которых абразивны ми методами затруднена. .Цель изобретения вЂ” повышение качества обработки.

Цель достигается использованием определенных параметров процесса обработки °

Инструмент, на который накладывают ультразвуковые колебания,, принимают с полируемой поверхности и перемещают заготовку и инструмент относительно друг друга.,При =òîì усилие прижима инструмента к полируемой поверхности берут от 0,05.до 0,8 предела текучести обрабатываемого материала, при скорости продольного перемещения инструмента или заготовки от 0 01 м/с до 0,8 м/с, а амплитуду 35 о колебательных смещений инструмента поддерживают в пределах от 0,2 до

3,0 мкм в зависимости от свойства обрабатываемого материала заготовки.

Для уменьшения контактного тре- 40 ния на обрабатываемую поверхность можно предварительно нанести тонкий слой масла, Смазка устраняет многие нежелательные явления в процессе полировки, делает процесс .надежным, 45 продлевает срок службы инструмента.

На фиг.1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 вЂ” вид А на фиг.1; на фиг. 3 вЂ” разрез Б-Б на фиг.2. ,. Ультразвуковая колебательная сисТема, состоящая иэ магнитострикцион11РГо преобразователя 1, волновода 2

11 поперечного волновода 3, крепится.

11 узловых точках к ползуну 4 попе- 55

116Чнострогального станка с воэможНОстью перемещения по вертикали в

Ийправляющих пневмоцилиндром 5,. На нижний .горец поперечного волнсвода

3 установлен наконечник (выглаживатель) 6 из твердого сплава. Рабочая поверхность наконечника выполнена в форме удобно скользящего тела (наподобие части торцовой поверхности) и отполирована для высокого класса чистоты„ Благодаря такой геометрии, а также небольшой площади контакта инструмента с заготовкой, отпадает необходимость выдерживать строгую параллельность полирующей поверхности и обрабатываемой заготовки, что значительно упрощает обработку..

Заготовку 7 устанавливают на столе 8,, закрепляют рамой 9 и прижимают двумя валками 10, Рама 9 свявЂ” зана .со столом петлями и фиксирует положение заготовки на столе. Валки обеспечивают плотное прилегание заготовки к столу, что особенно важно при обработке тонких листов из немагнитных материалов. Усилие прижима регулируется с помощью пружин 11.

Валки установлены в подшипниках,закреплены шарнирно и фиксируются в рабочем положении эксцентриками 12, Ультразвуковой инструмент находится между валками и при. работе проскальзывает по обрабатьгваемой поверхности вдоль осей валков.

Рабочий инструмент колеблется изгибно с ультразвуковой частотой. В зоне упругого контакта инструмента с заготовкой возникают напряжения, вызванные прижимом и взаимным перемещением инструмента заготовок, и знакопереме.нные циклические сдвиговые и нормальные напряжения, обеспечивающие микропластическую деформацию приповерхностного слоя обрабатываемого материала, выглаживание микронеровностей и упрсчнение поверхности.

Чистота поверхности, обработанной предложенным способом, зависит от усилия прижима инструмента к заготовке, т„е, от скорости продольной и поперечной подач и от величины акустическрй мощности, подводимой в зону обработки.

При малых значениях усилия прижима отсутствует надежный упругий контакт между полирующей и полируемой поверхностями. Сжимающие и сдвиговые напряжения недостаточны для создания микрогластического состояния приповерхнсстного слоя обрабатываемоГо материала. Величина шероховатости сни1243931

1О

45 жается незначительно по сравнению с исходной. При больших значениях усилия прижима сжимающие напряжения значительны, .в вклад энакопеременных циклических напряжений снижается из-за уменьшения амплитуды колебаний с ростов усилия прижима. На обработанной поверхности заметны следы скольжения полирующей поверхности за счет продольной подачи станка.

В таблице приведены оптимальные значения усилия прижима полирующей поверхности к полируемой.

Величина шероховатости зависит от скорости взаимного перемещения полирующей и полируемой поверхностей, т,е. от скорости продольной и поперечной подачи. При малых значениях скорости продольной подачи в преде-. лах упругого контакта возникают значительные напряжения и наблюдается перенаклеп обработанной поверхности.

Уменьшение скорости обработки аналогично увеличению длительности.приложения предельной нагрузки, при которой наблюдается пластическая деформация материала. Обработка на малой скорости продольной подачи ухудшает геометрию обрабатываемой поверхности и не оправдывает себя с точки зрения производительности. При больших значениях скорости продольной подачи станка сдвиговые напряжения, вызываемые силой трения скольжения, преобладают над знакопеременными циклическими напряжениями. Доля энакопеременных циклическик сжимающих и сдвиговых напряжений в процессе микропластической деформации приповерхностного слоя обрабатываемого материала снижается, что ухудшает ,чистоту обработки.

Величину скорости поперечной подачи станка подбирают такой, чтобы за время продольной подачи в одном направлении (слева направо или справа налево) величина поперечной подачи не превышала линейные размеры площади упругого контакта между полирующей и полируемой поверхностями.

Уменьшение скорости поперечной подачи улучшает чистоту обработанной поверхности, но снижает производительность процесса. Увеличение скорости поперечной подачи сверх оптимального значения (таблица) ухудшает чистоту обработки, так как по обе стороны "следа" скольжения полирующей поверхности остаются слабодеформированные зоны.

При постоянных оптимальнйх значениях усилия прижима и скорости взаимного перемещения поверхностей величина шероховатости зависит от амплитуды ультразвуковых колебаний, приложенных к полирующей поверхности.

В таблице приведены значения амплитуды изгибных колебаний торца волновода, т.е. полирующей поверхности (графы 5,6 и 7).

При значениях амплитуды изгибах колебаний свободного торца волновода (полирующей поверхности), меньших единицы (графа 5 таблицы), деформирование поверхностного .слоя обраба-, тываемого материала происходит в основном за счет усилия прижима и силы трения скольжения при .взаимном перемещении полирующей и полируемой поверхностей, Вклад знакопеременных циклических напряжений в общую деформацию незначителен, При максимальных значениях амплитуды колебаний;(графа 6 таблицы), определяемых пороговым значением акустической мощности, вводимой в зону обработки величины знакопеременных циклических напряжений превышают значения, достаточные для создания пластического состояния приповерхностного слоя обрабатываемого материала.

124393 о л о о л о

00 00 Ф о и о о о о и л л л о о о

CO л о о л

Ch о . о с О л ь

° 1 сч и а л л

00 л л (Ч

° !

01 (Ч н л 1

00 сч

gp ч

Щ! (1 1 1 6 00

I л(п1 Й(I О